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柴达木盆地土壤湿度的遥感反演及对蒸散发的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
土壤水分是地下水-土壤水-大气水循环系统的核心与纽带,蒸散是该系统的重要驱动力。从区域尺度上研究土壤含水量的分布特征及土壤含水量对蒸散的影响对干旱区的生态环境保护具有重要意义。基于MODIS数据和GLDAS数据,应用表观热惯量法对GLDAS地表0~10 cm土壤湿度数据降尺度处理,估算柴达木盆地平原区2014年间6—9月的月均土壤湿度,并结合归一化植被指数(NDVI)和实测土壤湿度数据对反演结果进行验证;利用地表能量平衡系统(SEBS)模型对平原区9个子流域的日均蒸散量进行计算,分析了土壤湿度与日均蒸散量之间的关系。结果表明：反演得到的表观热惯量(ATI)与GLDAS地表0~10 cm土壤含水量数据相关性较好,决定系数R2整体在07以上;利用ATI对GLDAS数据降尺度处理,得到的土壤含水量与NDVI和实测土壤湿度的决定系数R2分别为0954和0791,因此使用ATI法对GLDAS土壤含水量数据降尺度反演柴达木盆地平原区土壤湿度是可靠的。平原区日蒸散量与土壤湿度呈明显的正相关关系,决定系数R2整体在096以上,在影响蒸散的各考虑因素中,土壤湿度对蒸散的影响远大于其他因素。 相似文献
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利用MODIS植被指数和陆地表面温度产品建立全国3个农业气候区NDVI-Ts、NDVI-ΔT和NDVI-ATI空间,并由NDVI-Ts、NDVI-ΔT和NDVI-ATI空间分别建立温度植被干旱指数(TVDI)、温差植被干旱指数(DTVDI)和表观热惯量植被干旱指数(AVDI)3个干旱评价指标研究全国干旱分布,利用实测土壤含水量对3个干旱指标进行检验评价.NDVI-ΔT空间中的湿边基本与横坐标平行,表明当土壤水分处于饱和状态或植被完全无水分胁迫条件下,植被和土壤对缓冲环境温度变化的能力大体相当;由NDVI-ATI空间看出,随着植被覆盖增加,表观热惯量有增加的趋势.对比3个干旱评价指标表明:当监测范围较大,区域内地形复杂时,由NDVI-Ts空间计算的TVDI评价干旱最合理,由NDVI-ΔT空间计算的DTVDI在干旱监测中也具有一定的价值,而由NDVI-ATI空间计算的AVDI已经不能合理评价干旱. 相似文献
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土壤湿度是表征土壤含水量的一种相对变量,是地下水-地表水-大气水循环系统的核心和纽带。研究土壤湿度的分布特征及其影响因素对干旱地区的生态环境保护具有重要意义。文章基于MODIS数据,应用表观热惯量(ATI)法反演了格尔木河流域土壤湿度时空变化规律并分析其影响因素。为了研究结果的可靠性,利用Mann-Kendall方法进行了趋势检验分析,利用CLDAS数据和野外实测土壤含水量数据对遥感反演结果进行了检验验证,结果表明:2002—2016年格尔木河流域土壤湿度总体呈现上升趋势,并且通过Mann-Kendall检验分析,结果显示2008年发生突变,上升趋势明显。通过对流域不同用地类型的解译,北部盐池平均ATI值最高为0.088;中部及南部大面积裸土平均ATI值最低为0.028;自然植被与耕、林地平均ATI值分别为0.034和0.033。遥感反演土壤湿度结果与CLDAS数据和野外实测土壤含水量数据的相关性分别为0.85和0.59,相关性较高,说明遥感反演结果具有一定的可靠性。与蒸发、植被有良好的响应关系,相关系数分别为0.92和0.79。 相似文献
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利用离散元方法对颗粒材料的细观力学特性研究, 目前确定数值计算模型的细观力学参数大多数通过反复调试获取, 效率低、可重复性差。本文采用开源的颗粒离散元程序LMGC开展了土体双轴压缩数值试验, 通过25组土体细观力学参数计算得到相应的宏观力学参数, 建立了BP人工神经网络反演系统。利用土体物理试验得到的土体宏观力学参数, 输入BP神经网络, 反演得到土体的细观力学参数。将所得细观力学特性参数输入所建立的土体数值计算模型, 得到土体破坏过程中的应力-应变关系曲线, 以及土体颗粒的力链图和旋转变形云图。所建立的土体数值试验模型能够较好地模拟土体变形破坏过程, 利用BP神经网络反演细观力学参数以及数值模型计算得到的土体宏观力学参数与物理试验吻合较好, 误差在10%左右, 土颗粒间力链云图以及旋转变形云图较好地揭示了土体变形破坏的机理。 相似文献
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因对初至旅行时层数的确定和拐点拾取存存不确定性．导致时间项反演方法在近地表复杂区建立的速度模型精度不高,静校正效果不理想。对此提出了利刚旅行时差值曲线方法进行层数确定和拐点拾取。理论分析认为,运用旅行时差值曲线方法时,应尽餐选择相邻的激发点。通过对三层近地表速度模型进行射线追踪。得到初至旅行时,根据其旅行时曲线初步判定层数,再运用旅行时差值曲线进一步确定层数。观察时间项反演速度模型,其与近地表速度模型较接近,经计算反演速度模型与设计的近地表速度模型之间的均方根误差仅为0．95m,可见该方法可有效提高时间项反演的精度。 相似文献
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基于ASAR-APP影像数据和光学影像数据,根据水云模型研究了小麦覆盖下地表土壤含水量的反演方法。利用TM和MODIS影像构建的植被生物、物理参数与实测小麦含水量进行回归分析,发现TM影像提取的归一化水分指数(NDWI)反演精度较好,相关系数达到0.87。根据这一关系,结合水云模型并联立裸露地表土壤湿度反演模型,建立了基于多源遥感数据的土壤含水量反演模型和参数统一求解方案。反演结果表明:该方案可得到理想的土壤水分反演精度,并可控制参数估计的误差。反演土壤含水量和准同步实测数据的相关系数为0.9,均方根误差为3.83%。在此基础上,分析了模型参数的敏感性,并制作了研究区土壤缺水量分布图。 相似文献
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基于Diviner热红外数据的Apollo 15登陆区元素含量反演 总被引：1，自引：0，他引：1
月球元素含量的反演是了解月球物质成分的分布和月球矿产资源开发利用的依据。通过比较月球样品元素含量与不同粒径样品光谱CF值所建立模型的反演精度,确定10~20μm粒径样品最适用于月表元素含量反演。以Apollo 15登陆点附近为例,利用Diviner热红外数据得到了完整覆盖度和更高分辨率月球CF值影像,反演了月表Al、Fe、Mn、Mg和Ca元素相对含量。与月球样品实测值进行了对比,均方根误差均小于3,验证了利用红外数据反演月表元素相对含量的可行性,为月表元素含量反演提供了新的思路。 相似文献
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格尔木河流域植被指数时空分布及其影响因素研究 总被引：2，自引：0，他引：2
格尔木河流域气候干旱少雨,生态环境较脆弱,植被动态对其生态环境保护具有重要意义。基于连续序列的MODIS NDVI数据,分析了格尔木河流域植被指数时空分布及其影响因素。结果表明:研究区NDVI平均值总体较小,主要在0.10～0.12间波动,但呈增大趋势。区内植被改善区分布在格尔木市东、西两侧,基本不变区为荒漠地区,植被退化区分布在北部盐湖区。区内裸土的面积逐渐减小,低覆盖率和高覆盖率植被的面积逐渐增加。研究区植被生长与气象、土壤水分和地下水位埋深都有关系。气温与植被指数相关关系较好,相关系数为0.822,而降水对植被的生长也有一定的作用。植被指数与表观热惯量是正相关关系,相关系数为0.979。区内植被的地下水位埋深范围为0～12 m,在水位埋深约为6.5 m的地方,植被长势最好。 相似文献
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H. Pfletschinger I. Engelhardt M. Piepenbrink F. Königer R. Schuhmann A. Kallioras C. Schüth 《Environmental Earth Sciences》2012,65(5):1523-1533
For the determination of groundwater recharge processes in arid environments, vadose zone water fluxes and water storage should
be considered. To better understand and quantify vadose zone processes influencing groundwater recharge, a soil column experimental
setup has been developed that mimics arid atmospheric conditions and measures water and temperature fluxes in high temporal
and spatial resolution. The focus of the experiment was on the determination of water infiltration, redistribution, evaporation
and percolation under non-isothermal conditions. TDR rod sensors and a specific TDR “Taupe” cable sensor were used for water
content measurements and allowed the infiltration fronts to be traced over the whole column length. Applying single irrigations
of different amount and intensity showed the applicability of the experimental setup for the measurement of water movement
in the unsaturated soil column. 相似文献
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用VIC模型模拟黑河上游流域水分和能量通量的时空分布 总被引：3，自引：3，他引：0
受地形起伏影响, 山区流域的水分和能量通量时空分布差异很大. 利用水文模型VIC (variable infiltration capacity)对黑河上游流域的水文和能量时空分布进行了模拟, 并通过观测对模拟结果进行了验证. 结果表明:VIC模型能够较合理地模拟研究区径流过程, 对净辐射的计算也较准确, 模拟得到的部分水分通量和能量通量(感热、潜热和土壤热通量)在趋势上较一致, 但在数量上存在偏差. 积雪过程对研究区的水文和能量循环有重要影响, VIC模型对积雪的模拟偏差较大, 导致了每年4月左右的模拟径流偏低, 也没有模拟出积雪融化导致的土壤含水量上升; 同时, 积雪模拟的不准确也明显影响到能量通量的模拟. 在研究区, 土壤水分变化受土壤冻融影响明显, VIC模型对气温较高、不发生冻融过程的7-9月土壤水分变化模拟较好, 但是在其他月份, 对积雪及表层土壤消融导致的土壤水分迅速增加和土壤冻结导致的土壤水分迅速减少两个过程的模拟比较差; VIC模型能够给出水分和能量各通量的时空分布, 较好地揭示研究流域各个通量的空间异质性及相互影响. 相似文献
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A. Kallioras A. Khan M. Piepenbrink H. Pfletschinger F. Koniger P. Dietrich C. Schuth 《Hydrogeology Journal》2016,24(5):1297-1309
Precise measurements of the downward movement of precipitation through the unsaturated zone, as well as return flow of moisture to the atmosphere via evaporation, have always been challenging in regard to in-situ monitoring techniques. This study investigates the profile of volumetric water-content fluctuations within the unsaturated zone through a combination of field techniques, including in-situ measurements of the volumetric porewater content at different depths using specially designed time-domain reflectometry (TDR) probes. The probes are installed through direct-push vibro-coring methods, at significant depths within the unsaturated zone, providing continuous readings of the soil-moisture content throughout the unsaturated column. The measured waveform is analyzed by using the inverse modeling approach resulting in an apparent relative dielectric permittivity profile of the surrounding medium along the TDR probe length. The approach sufficiently analyzes the mechanisms of water fluxes through significant depths within the unsaturated zone, which in turn can be used to quantify groundwater recharge at areas where the unsaturated zone hydrology plays a key role in the recharge of the underlying aquifers (such as arid and hydrologically sensitive areas). The approach was applied at an experimental field site in the Upper Rhine Valley, Germany. 相似文献
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Studying the influence of plants on soil biological variables in an arid zone is important to the understanding of soil processes and relationships between above and below ground. The objective of this study was to quantify the pattern and degree of soil heterogeneity for soil moisture and its relationship with microbial biomass carbon and soil respiration using geostatistical techniques at stand scale of an arid scrubland. The experiment was conducted in a scrubland landscape using a 2 × 2 m grid within a 16 × 14 m plot in the lower reach of Sangong River watershed in Xinjiang, northwest China. The results revealed the following: (1) Soil moisture and soil microbial biomass carbon had moderate spatial variation, but soil respiration had strong variation. Spatial variability of soil moisture in the study plot decreased when soil moisture changed from wet in April to dry in June. In addition, correlations of soil moisture with microbial biomass carbon and soil respiration were positive and significant (p < 0.005). (2) Variation of soil microbial biomass carbon and soil moisture had a strong spatial autocorrelation in the study plot, mainly induced by structural factors, and the spatial autocorrelation of microbial biomass carbon and soil respiration was mainly determined by soil moisture. (3) The location of the high-value positions of soil moisture, soil microbial biomass carbon and soil respiration were clearly around the positions of scrubs in the study plot. Such information provided some insights to explain the spatial heterogeneity of soil properties at stand scale in an arid region. 相似文献
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利用探地雷达观测分析早春融雪前后沙丘表层土壤含水量的时空分布 总被引：1，自引：0，他引：1
积雪融水是古尔班通古特沙漠春季植物发育的重要水源, 快速获取早春沙丘的土壤水分变化具有十分重要的生态学意义. 2010年3、 4月分别使用探地雷达进行了多次测量实验, 结果显示: 1)融雪初期, 沙丘顶部土壤的自由水含量最大, 阳坡次之, 且融雪水在重力作用下沿坡面侧向缓慢流动, 在坡底汇集, 主导了融雪初期乃至整个春季沙丘表层土壤水分的分布格局; 2)融雪后期, 由于阴坡积雪和冻土消融相对滞后, 表层土壤含水量略高于阳坡, 而沙丘顶部由于融雪最早且融雪期间水分转移最多而表面最为干燥; 3)通过与时域反射仪的同步测量结果对比, 探地雷达的测量精度被有效控制在0.03范围内, 且探地雷达提供的连续数据更有利于从细节上把握土壤含水量的变化趋势, 为中小尺度土壤水分的动态研究提供了一种科学、 有效的技术手段. 相似文献
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时域反射仪在监测青藏高原活动层水分变化过程中的应用 总被引：27，自引：13，他引：14
时域反射仪（ＴＤＲ）是一种利用电磁脉冲方法,根据电磁波在土层中的传播速度测试不同土层 的介电常数,接介电常数值可获不同土类在冻融状态下的未冻水含量和总体积含水量．ＴＤＲ仪可在 野外环境下无破损地测得融土和冻土的液态水含量,尤其是能测出不同负温下冻土中未冻水的变 化．该仪器最适用于测量均质细颗粒土的体积含水量,经与烘干称重法对比,ＴＤＲ仪应用在青藏高 原上不同融土类所测含水量值的误差范围：粉土和细砂为±２．５％,粘土和亚粘土为±３．０％,砂砾石 土和碎石土为±５％．经过反复的野外实践证明,用 ＴＤＲ仪测上层含水量具有简便、快速及稳定等 优点,是值得推广的方法．根据青藏公路沿线８个场地埋置的ＴＤＲ仪和地温仪所获的一个年周期的 水、热资料（１９９７．８～１９９８．７）,分析了高原活动层在冻融过程中温度场和水分场的耦合所导致的水分迁移及水分场重分布的规律 相似文献